電力業界の交流送変圧システムにおける主要機器として、油入コンデンサ変圧器は電力伝送という重責を担っています。60～110kVの中電圧範囲において、このタイプの変圧器は極めて重要な役割を果たします。その基本構造は油入式であり、変圧器の巻線とコアは鉄製の油タンク内に封入され、変圧器絶縁油がタンク内に注入されます。変圧器本体と外部送変圧線との接続は、ボックスカバーに取り付けられた油入コンデンサ変圧器ブッシングによって行われます。このブッシングは電流伝送の役割を果たすだけでなく、システムの安全な動作を確保するための重要な構成要素でもあります。
ブッシングは電流を流す出口装置として、規定の耐電圧と十分な機械的強度を備えている必要があります。上部は外部の空気またはケーブル出口装置に接触し、中央部は測定装置またはボックスカバーフランジにしっかりと取り付けられ、下部はオイルタンクの内部オイルに浸されます。下部ブッシングの活電部と、タンク壁、フランジ、コアクランプなどの接地部との間に一定の絶縁距離を確保する必要があることに注意が必要です。この距離は変圧器の試験電圧に応じて設定され、電圧レベルの上昇とともに大きくなります。さらに、絶縁距離の大きさは、ブッシングの活電部の構造と接地部の形状にも密接に関係しています。特に60kVを超える電圧レベルでは、ブッシングの下端には通常、丸みを帯びたエッジを持つグレーディングボールが取り付けられ、接地部の形状は鋭角、円弧、平面など様々な形状をとることができます。
変圧器ブッシング上部のグレーディングリングは、通常、絶縁ブッシングの上部に設置され、環状の鋼製リングの形状をしています。この装置の重要な役割は何でしょうか？
碍子に落雷があった場合、電圧分布は不均一になることが多く、電圧降下の大部分は落雷を受けた端部付近のごく短い距離に集中します。これは、この部分の絶縁強度が非常に高くなければならないことを意味します。そうでなければ、局所的な絶縁破壊が発生すると、この不均一な電圧分布が碍子の次の部分にも影響を及ぼします。絶縁破壊の長さが長くなるにつれて、状況はより深刻になります。しかし、絶縁強度を高めるとコストが大幅に増加します。この問題を解決するために、碍子の頭部（落雷を受けた部分）に電圧グレーディングリングを取り付けることができます。電圧グレーディングリングは、そのインダクタンス効果を利用して接地への容量性電流を平衡させ、落雷による過電圧を比較的均等に分散させます。このようにして、碍子の全長をより効果的に落雷の衝撃に耐えることができ、電界分布を改善し、個々の部分や点における過剰な電界強度を回避できます。
変圧器ブッシング底部にある電圧均等化ボールとライザーの相乗効果を最適化するにはどうすればよいでしょうか？
電力系統の要となる変圧器ブッシングは、電力と変圧器をつなぐ架け橋として重要な役割を果たしています。送電のあらゆる段階において、ブッシングの安定性は変圧器、ひいては電力系統全体の安全性に直接影響します。高電圧環境では、変圧器の絶縁不良が最も一般的な隠れた危険となるため、ブッシング内部の絶縁問題を徹底的に分析することが特に重要です。現在、ブッシングの絶縁に関する研究は、ブッシング自体の耐電圧に焦点を当てており、変圧器本体との組み合わせはほとんど検討されていません。しかし、ブッシングは最終的に変圧器に取り付けられるため、実際の動作環境は単体で試験する場合とは大きく異なります。したがって、ブッシングと変圧器のライザーを組み合わせてブッシング内部の電界分布を共同で調査し、絶縁の信頼性を向上させ、ライザーの軽量化設計を実現する必要があります。
変圧器油の絶縁破壊理論に基づき、ブッシングのテールにある電圧均等化ボール周辺の電界分布特性を詳細に検討した文献もある。本研究では、変圧器絶縁設計の主要理論である油量理論を詳細に紹介するだけでなく、変圧器内部絶縁設計における許容電界強度の計算方法も提案する。国家電網220kV変圧器の高電圧ブッシンググレーディングボールとライザーシートを研究対象とし、表面電荷法と有限要素法の2つの電界シミュレーション技術を用いて詳細な解析を行った。グレーディングボールの表面電界強度を正確に計算した上で、電界強度に影響を与える要因、特にグレーディングボールのフィレットと表面絶縁カバーの厚さに焦点を当てた。同時に、実際の製造可能性を考慮して、フィレットと絶縁カバーの厚さの最適化案を提案した。さらに、ライザーシート径の小型化設計についても検討した。有限要素法を用いて、ライザーシートの直径を縮小した後の等級付けボール表面の電界変化を詳細に計算し、油量理論と組み合わせて許容電界強度を決定し、十分な安全マージンを確保します。最後に、最適化スキームを実際の220kV変圧器ブッシングに適用し、絶縁試験を個別に、また変圧器に完全に組み込んだ状態で実施しました。いずれも成功し、最適化スキームの有効性を検証しました。このソリューションは、電圧均等化ボールの面取りと表面絶縁コーティングから始まり、ライザーシートの直径を効果的に縮小し、製造コストを削減するだけでなく、将来的に対応する電圧レベルブッシングライザーシートのサイズを選択するための有用な参考情報とガイダンスを提供します。高電圧電力絶縁試験、高電圧電圧均等化リング、絶縁耐電圧試験については、上海DEMIKS Power Technology Co., Ltd.までお問い合わせください。連絡先メールアドレス：contact@demikspower.com
高電圧ブッシング用高電圧試験項目一覧
（工場試験、引き渡し試験、予防試験に分類され、等級リングを用いた耐電圧試験や部分放電測定などの主要項目を含む）
適用製品：油入変圧器ブッシング、GISブッシング、壁貫通ブッシング、計器用変圧器ブッシング（35kV/110kV/220kV/500kV） 適用規格：GB/T 4109、DL/T 596、DL/T 1476
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一般目視検査および基本事前テスト（すべてのテストの前提条件）
目視、寸法、およびグレーディングリングアセンブリの検査 ブッシングの磁器絶縁体に亀裂、損傷、および油漏れがないか確認します。フランジシールが損傷していないことを確認します。グレーディングリングが同心円状で、バリがなく、鋭利なエッジでのコロナ放電のリスクを排除するために適切に取り付けられていることを確認します。
絶縁油試験（油浸ブッシング専用）試験には、絶縁油の誘電損失、絶縁破壊電圧、水分含有量、クロマトグラフィー分析が含まれます。
絶縁抵抗試験（メガオーム計試験）2500V / 5000Vメガオーム計を採用。
- 誘電損失および静電容量測定（欠陥検出のための最高感度必須コアテスト）
試験対象：ブッシングの主絶縁体、エンドスクリーン絶縁体 項目：主絶縁体の誘電損失係数tanδ + 静電容量Cₓ
III．商用周波数耐電圧試験（等級リング付き一体型絶縁耐電圧試験、前述の項目）
短時間商用周波数耐性試験（1分間耐性試験）
試験用変圧器の高電圧端子をブッシング上部のグレーディングリングに接続し、フランジとエンドスクリーンを確実に接地します。電圧昇圧手順：電圧を一定速度で上昇させ、試験電圧の75%に達したら昇圧速度を遅くし、定格耐電圧を60秒間保持します。合格基準：絶縁破壊、表面フラッシュオーバー、明らかな異常ノイズ、漏洩電流の急激なサージがないこと。
乾燥フラッシュオーバーおよび湿潤フラッシュオーバー耐性試験（工場型式試験）
雨天時や汚染された環境下での動作をシミュレーションし、ブッシング外側絶縁体の沿面性能を検証します。屋外壁貫通型ブッシングおよび変圧器用ブッシングには必須です。
2.部分放電（PD）試験（110kV以上のブッシングに対する必須高電圧試験）
商用周波数部分放電測定（グレーディングリング装着時）
予圧電圧と測定電圧を印加し、試験全体を通して部分放電の大きさをpC単位で継続的に監視します。配線方法：高電圧をブッシング導体ロッドとグレーディングリングに接続します。部分放電検出器はエンドスクリーンから信号を取得します。合格基準：110kV：≤10pC、220kV：≤5pC、500kV：≤3pC 機能：グレーディングリングの偏心アセンブリによって引き起こされる内部の空隙、絶縁剥離、金属バリ、電界歪み放電を検出します。
3. 雷インパルス耐圧試験（型式試験／工場ルーチン試験）
雷過電圧に対するブッシングの耐性を確認するため、全波インパルス（1.2/50μs）およびチョップド波インパルスを印加してください。高電圧製造工場では必須です。
直流耐電圧試験／漏洩電流測定（従来型オイルペーパーブッシングおよびケーブルブッシングに共通）
高電圧直流発生器をブッシング上部のグレーディングリングに接続し、電圧を段階的に上昇させながら各段階での漏洩電流を記録します。同一電圧下で3相間の漏洩電流の差を比較します。位相差が50%を超える場合は、絶縁が減衰または劣化していることを示します。注：新品のエポキシおよび複合材ブッシングには、商用周波数耐電圧試験が推奨されます。直流試験は補助的な診断方法としてのみ使用されます。
